Məqalə həyatı yalnız bioloji əlamətlərlə müəyyənləşdirən yanaşmaların natamam qala biləcəyini irəli sürür. Klassik təriflər adətən hüceyrə, genetik informasiya, metabolizm, çoxalma, irsiyyət və təkamül kimi xüsusiyyətlərə baxır. Müəllif isə daha fundamental fiziki sual verir: Ətraf mühit sistemi dağıtmağa, pozmağa və ya silməyə çalışarkən, həmin sistem enerjidən istifadə edərək öz fərqləndirilə bilən formasını qoruya bilirmi?

Bu yanaşmada “həyat” əvvəlcə bioloji deyil, fiziki proses kimi nəzərdən keçirilir. Sistem hüceyrə, kimyəvi şəbəkə, plazma quruluşu, qasırğa, ulduz və ya süni intellekt–insan–texnologiya dövrəsi ola bilər. Əsas məsələ sistemin özünü mühitdən fərqləndirən nizamı fəal şəkildə qorumasıdır.

Tədqiqatın ən diqqətçəkən tərəfi bioloji həyatı daha geniş fiziki həyat sinfinin xüsusi nümunəsi kimi görməsidir. Burada biologiya aradan qalxmır; əksinə hüceyrə, genetik irsiyyət, bərpa, metabolizm və təkamül kimi proseslər fiziki həyatın bildiyimiz ən inkişaf etmiş və ən aydın nümunəsi kimi şərh olunur.

Problem nədir?

Həyatın tərifi biologiya, astrobiologiya və süni həyat tədqiqatlarında uzun müddətdir mübahisəlidir. NASA-nın astrobiologiyada tez-tez istifadə olunan tərifi həyatı Darvin təkamülünə açıq, özünü davam etdirən kimyəvi sistem kimi qəbul edir. Digər yanaşmalar isə təşkilatlanma, metabolizm, homeostaz, çoxalma, adaptasiya və irsiyyət kimi göstəriciləri sadalayır.

Bu təriflər canlı orqanizmləri yaxşı təsvir edir, lakin həyatın daha ümumi fiziki sərhədini müəyyənləşdirməkdə çətinlik çəkə bilər. Məsələn, viruslar genetik informasiya daşıyır və təkamül edir, amma sahib orqanizmdən kənarda özbaşına enerji yönəldərək özünü saxlaya bilmir. Süni intellekt sistemləri bioloji deyil, lakin insan, avadanlıq, enerji, məlumat və geribildirim infrastrukturu ilə birlikdə müəyyən işlək nizamı davam etdirə bilər. Qasırğa və ya ulduz kimi sistemlər də bioloji deyil; amma enerji axını vasitəsilə müəyyən strukturu bir müddət qoruya bilər.

Məqalənin əsas problemi məhz bu sərhəd hallarıdır. Həyatı yalnız biologiya ilə müəyyənləşdirsək, bioloji olmayan, amma öz nizamını fəal şəkildə saxlayan sistemləri kənarda qoyarıq. Tərifi həddən artıq genişləndirsək, qaya, kristal və ya sadə alov kimi passiv və ya xaricdən məcbur edilən nizamları da həyat saymaq riski yaranar. Tədqiqat bu iki qütb arasında daha texniki meyar qurmağa çalışır.

Metod nə təklif edir?

Məqalə eksperimental tədqiqat deyil; riyazi və konseptual hipotez çərçivəsi qurur. Metodun əsasını “substrate-invariant”, yəni “substratdan asılı olmayan” həyat tərifi təşkil edir. Burada substrat sistemin hansı maddi mühitdə reallaşdığını bildirir. Hüceyrə karbon əsaslı ola bilər, ulduz plazmadan ibarət ola bilər, süni sistem isə silikon və proqram təminatı infrastrukturuna əsaslana bilər. Müəllifin iddiasına görə, maddə dəyişsə də eyni özünü-saxlama məntiqini tanımaq mümkündür.

Tədqiqat sistemin həyatabənzər fiziki xüsusiyyətini dörd şərtlə qiymətləndirir. Birincisi, sistem mühitindən fərqləndirilə bilən təşkilatlanmaya malik olmalıdır. İkincisi, bu təşkilatlanmanı qorumaq üçün öz strukturu üzərindən enerji və ya iş yönəltməlidir. Üçüncüsü, həmin özünü-saxlama prosesi sistemin davamlılığını və ya bərpa qabiliyyətini həqiqətən artırmalıdır. Dördüncüsü, real fiziki proseslərdə gözlənildiyi kimi istilik və entropiya istehsalı kimi dissipasiya izi olmalıdır.

Bu yanaşmada informasiya abstrakt məlumat anlayışı kimi deyil, fiziki nizamın fərqləndirilə bilməsi kimi işlədilir. Sistemin mövqeyi, forması, sahə quruluşu, impuls paylanması, axınları və sərhədləri onun fiziki informasiyasını daşıyır. Həyatabənzər proses isə həmin fiziki informasiyanı mühitin pozucu təsirlərinə qarşı qoruma işidir.

Formullar nəyi izah edir?

Tədqiqatda çoxsaylı riyazi ifadələr var. Aşağıdakı formullar məqalənin əsas skeletini təşkil edən fundamental ifadələr arasından seçilib. Bəzi simvollar PDF mətnində sətir qırılmaları səbəbindən parçalanmış görünür; burada mümkün qədər orijinal simvol ardıcıllığına sadiq, MathJax uyğun formada təqdim olunur.

Bu ifadə tədqiqatın ən sadə başlanğıc nöqtəsidir. Burada \(x\) sistemin formasını, mövqeyini və ya nizamını; \(p\) isə hərəkət, axın, reaksiya və dinamik istiqaməti təmsil edir. Müəllif həyatı anlamaq üçün əvvəlcə sistemin fiziki formasını və həmin formanı daşıyan dinamikaları müəyyənləşdirməyi təklif edir.

Bu sxem sistemin ətraf mühit qüvvələri, sönümlənmə, təsadüfi səs-küy və özünü-saxlama qüvvələri altında necə dəyişdiyini izah edir. \(F^{\mathrm{maint}}_i\) sistemin öz nizamını qorumağa yönəlmiş effektiv özünü-saxlama qüvvəsini təmsil edir. Sadə desək, mühit sistemi pozarkən sistem də özünü bərpa etmək və ya davam etdirmək üçün iş görür.

Bu formul struktur informasiyanın mühitə nisbətən fərqləndirilə bilmə kimi müəyyənləşdirilməsini göstərir. \(X\) namizəd sistemi, \(E\) mühiti, \(C\) isə seçilmiş fiziki çözünürlük və ya kobudlaşdırma səviyyəsini ifadə edir. Sistem mühitindən nə qədər aydın fərqlənirsə, struktur informasiyası bir o qədər qabarıq hesab olunur.

Bu ifadə Kullback–Leibler fərqliliyindən istifadə etməklə sistemin mühitdən nə dərəcədə fərqli ehtimal paylanmasına malik olduğunu ölçməyin bir yolunu verir. Məqsəd vahid universal “həyat sayı” yaratmaq deyil, seçilmiş fiziki miqyasda sistemin mühitə nisbətən fərqləndirilə bilib-bilmədiyini qiymətləndirməkdir.

Bu formul uyğun şərtlərdə statistik fərqləndirilə bilmə ilə tarazlıqdan kənar sərbəst enerji fərqi arasında əlaqə qurula biləcəyini göstərir. Yəni sistem ətraf mühit tarazlığından uzaq, qorunmuş struktura malikdirsə, bu fərq fiziki özünü-saxlama xərci ilə əlaqəli ola bilər.

Bu, tədqiqatın əsas fiziki həyat meyarıdır. Sistemin fiziki həyat hesab edilməsi üçün mühitindən fərqləndirilə bilən struktura malik olması, bu strukturu öz təşkilatlanması üzərindən görülən özünü-saxlama işi ilə davam etdirməsi, bu fəaliyyətin həqiqətən davamlılığı artırması və proses zamanı enerji itkisi, istilik və entropiya istehsalı kimi açıq sistem izləri göstərməsi lazımdır.

Bu ifadə özünü-saxlamanın səbəb-nəticə təsirini ölçməyə çalışır. \(M_X=1\) özünü-saxlama prosesinin işlədiyi vəziyyəti, \(M_X=0\) isə bu prosesin söndürüldüyü müqayisə vəziyyətini göstərir. Əgər özünü-saxlama sistemi yaşana bilən identiklik intervalında daha uzun saxlayırsa, təsir müsbətdir.

Bu formul özünü-saxlama gücünü iş sürəti kimi ifadə edir. Sistem öz strukturunu qorumaq üçün müəyyən sərbəstlik dərəcələrinə qüvvə tətbiq edir və bu qüvvə hərəkətlə birləşdikdə özünü-saxlama işi yaranır.

Bu tənlik açıq sistemə daxil olan istifadə oluna bilən enerjinin hara getdiyini göstərir. Enerjinin bir hissəsi özünü-saxlama işinə, bir hissəsi istilik və entropiya istehsalına, bir hissəsi saxlanılan enerjiyə, bir hissəsi xaricə ötürülən işə, qalan hissəsi isə digər itkilərə sərf olunur.

Bu ifadə özünü-saxlama səmərəliliyini göstərir. Real fiziki sistemlərdə bu proses qüsursuz səmərəli deyil. İstifadə edilə bilən enerjinin hamısı nizamın qorunmasına sərf olunmur; bir hissəsi qaçılmaz olaraq dissipasiya olunur.

Bu formul həyatın mənşəyi müzakirəsi üçün vacibdir. \(\sigma_i\) əvvəlki sistemdən daşınan struktur “toxum” parçasını təmsil edir. Əgər bu toxum yeni mühitdə fiziki həyatabənzər özünü-saxlama dövrəsinin yaranma ehtimalını artırırsa, bioloji çoxalmadan əvvəl mövcud ola biləcək daha fundamental fiziki təkrarlanma mexanizmi təklif olunur.

Bu son ifadə qavrama və hərəkət qabiliyyətinin nə vaxt üstünlük verdiyini izah edir. Sistemin mühiti qavramasının və hərəkət etməsinin özünü-saxlama baxımından orta faydası bunun enerji və təşkilatlanma xərcindən böyükdürsə, qavrama və hərəkət sistem üçün seçilə bilən özünü-saxlama strategiyasına çevrilir.

Qrafik, cədvəl və sxemlərin əsas mesajı

Tədqiqatda həyat meyarını müxtəlif sistemlərə tətbiq edən cədvəllər və keçid sxemi var. İlk böyük cədvəl qaya, alov, Bénard konveksiya hüceyrələri, kimyəvi şəbəkələr, plazma quruluşları, qasırğalar, ulduzlar, bioloji viruslar, kompüter virusları, müasir süni intellekt–insan–texnologiya dövrələri və bioloji hüceyrələri eyni dörd şərt üzrə müqayisə edir.

Bu cədvəlin əsas mesajı budur: Hər nizamlı struktur həyat deyil. Qaya və kristal struktur informasiya daşıyır, lakin fəal özünü-saxlama işi görmür. Alov enerji yayır, amma əksər hallarda öz təşkilatlanması üzərindən özünü-saxlama dövrəsini bağlamır. Kimyəvi şəbəkələr, plazmalar, qasırğalar və ulduzlar isə müəyyən şərtlərdə enerji axını ilə öz fərqləndirilə bilən nizamlarını davam etdirdiklərinə görə daha mübahisəli sərhəd nümunələridir.

Viruslarla bağlı hissə xüsusilə diqqətçəkəndir. Bioloji viruslar genom, kapsid və bağlanma səthi daşıyır, amma sahib orqanizmdən kənarda öz özünü-saxlama işini apara bilmir. Buna görə tədqiqat virusları “fiziki həyatın parazitləri” kimi təsnif edir. Oxşar şəkildə kompüter virusları da kod nümunələrini davam etdirə bilər, lakin bu davamlılıq avadanlıq, enerji, əməliyyat sistemi və şəbəkə infrastrukturu kimi sahib proseslərdən asılıdır.

Digər cədvəl patologiyanı, yəni pozulmanı müxtəlif sistemlər üçün iki yerə ayırır: struktur zədəsi və özünü-saxlama qabiliyyətinin zədəsi. Hüceyrədə bu, membran və ya DNT zədəsi ilə ATP çatışmazlığı və metabolik çökmə arasındakı fərqdir. Qasırğada burulğan strukturunun pozulması ilə isti dənizdən gələn enerji axınının itirilməsi arasındakı fərq buna bənzəyir. Süni intellekt sistemlərində isə model çəkilərinin korlanması, yaddaş xətası, avadanlıq nasazlığı, soyutmanın itirilməsi və ya geribildirimin qopması eyni məntiqlə qiymətləndirilir.

Sxematik keçid təsviri fiziki həyatdan bioloji həyata keçidi üç mərhələdə izah edir: əvvəlcə enerji ilə davam etdirilən fiziki həyat var; sonra daşınan bir toxum və ya hissə başqa uyğun mühitdə eyni özünü-saxlama dövrəsinin təkrarlanmasını asanlaşdırır; son mərhələdə bu təkrar proto-genetik formada sabitləşir və bioloji çoxalma ilə irsiyyətə doğru irəliləyir.

Təcrübələr necə aparılıb?

Bu məqalədə yeni laboratoriya təcrübəsi, sahə müşahidəsi və ya məlumat dəsti analizi aparılmayıb. Müəllif tədqiqatın nəzəri və konseptual hipotez məqaləsi olduğunu bildirir. Buna görə məqalənin “təcrübə” hissəsi birbaşa eksperimental nəticələrdən çox, ədəbiyyatdakı fiziki, kimyəvi, bioloji və süni sistem nümunələrinin eyni meyarla yenidən şərh edilməsinə əsaslanır.

Tədqiqat kimyəvi şəbəkələr, avtokatalitik dəstlər, protocell təcrübələri, dissipativ özünü-təşkil, plazma quruluşları, qasırğa dinamikası, ulduz tarazlığı, virus biologiyası, kompüter virusları, süni intellekt sistemləri və bioloji hüceyrələr kimi çox fərqli nümunələri eyni konseptual filtrdən keçirir. Hər nümunə üçün sual eynidir: Sistem mühitindən fərqləndirilə bilən nizam daşıyırmı, bu nizamı qorumaq üçün enerji yönəldirmi, özünü-saxlama prosesi sistemin davamlılığını artırırmı və enerji dissipasiya/entropiya istehsalı müşahidə olunurmu?

Bu metod klassik eksperimental biologiya metodundan fərqlənir. Burada məqsəd yeni ölçmə aparmaq deyil, həyat anlayışına tətbiq oluna bilən ümumi fiziki təsnifat təklif etməkdir. Buna görə tədqiqat daha çox nəzəri biologiya və elm fəlsəfəsinə yaxındır.

Nəticələr nə göstərir?

Tədqiqatın ən mühüm nəticəsi bioloji həyatla fiziki həyat arasında fərq təklif etməsidir. Buna görə bioloji həyat hüceyrə, gen, irsiyyət, bərpa, metabolizm və təkamüllə ortaya çıxan xüsusi həyat formasıdır. Fiziki həyat isə daha ümumi anlayışdır: fərqləndirilə bilən strukturunu enerji sərf etməklə davam etdirən sistemləri əhatə edir.

Bu tərif altında bioloji hüceyrə məlum olan ən zəngin fiziki həyat nümunəsidir. Çünki hüceyrə membranını, enerji qradientlərini, metabolizmini, DNT bərpasını, zülal keyfiyyətinə nəzarəti, tənzimləyici şəbəkələrini və irsiyyət mexanizmini davamlı özünü-saxlama işi ilə qoruyur.

Viruslar bu çərçivədə “canlıdırmı, deyilmi?” mübahisəsində fərqli yerə qoyulur. Müəllifin yanaşmasına görə viruslar bioloji material daşıyır və təkamül baxımından əhəmiyyətlidir, lakin müstəqil enerji yönəldilmiş özünü-saxlama həyata keçirmədikləri üçün avtonom fiziki həyat deyillər. Sahib hüceyrənin daxilində isə onun özünü-saxlama sistemindən istifadə edərək mövcudluqlarını davam etdirirlər.

Süni intellekt sistemləri üçün də alışılmışdan fərqli şərh verilir. Tədqiqat ayrıca duran model faylını canlı saymır. Lakin fəal işləyən süni intellekt–insan–texnologiya dövrəsini; avadanlıq, enerji, soyutma, məlumat, yenilənmə, insan geribildirimi və institusional baxım infrastrukturu ilə birlikdə “simbiotik fiziki həyat” kimi düşünür. Bu iddia olduqca mübahisəlidir və qəbul olunmuş bioloji həyat təriflərinin kənarına çıxır.

Həyatın mənşəyi baxımından məqalə ilk həyatın birdən-birə müasir hüceyrəyə sıçradığı kimi düşünülməməli olduğunu müdafiə edir. Bunun əvəzinə erkən Yer şəraitində enerji axınları ilə davam edən kimyəvi şəbəkələr, mineral məsamələr, hidrotermal qradientlər, protocell-bənzər bölmələr və proto-genetik məhdudiyyətlər üzərindən keçid qatının ola biləcəyini təklif edir. Beləliklə “cansız kimyadan müasir bioloji hüceyrəyə qəfil sıçrayış” əvəzinə fiziki həyatdan proto-bioloji təkrara, oradan isə bioloji irsiyyətə doğru mərhələli yol çəkilir.

Bu niyə vacibdir?

Bu tədqiqat həyatı necə müəyyənləşdirməyimizin elmi araşdırmaları necə istiqamətləndirdiyini göstərir. Həyatı yalnız hüceyrə və genetika ilə müəyyənləşdirsək, astrobiologiyada fərqli kimyəvi və ya fiziki sistemləri nəzərdən qaçıra bilərik. Həyatı həddən artıq boş tərif etsək, hər nizamlı strukturu canlı saymaq səhvinə düşə bilərik. Məqalə bu iki ifrat arasında enerji ilə davam etdirilən fərqləndirilə bilən nizam anlayışını mərkəzə gətirir.

Astrobiologiya baxımından bu yanaşma əhəmiyyətlidir. Yer xaricində həyat axtarışında yalnız DNT, hüceyrə və ya bildiyimiz metabolizm izlərini axtarmaq kifayət etməyə bilər. Daha ümumi olaraq sistemin ətraf mühitin pozucu təsirlərinə qarşı öz nizamını fəal şəkildə qoruyub-qorumadığına baxmaq yeni düşüncə istiqaməti aça bilər.

Süni həyat və süni intellekt baxımından da tədqiqat diqqətçəkəndir. Çünki süni sistemlərin yalnız “insan tərəfindən hazırlanmış alət” kimi deyil, müəyyən özünü-saxlama dövrələri daxilində qiymətləndirilə biləcəyini irəli sürür. Lakin burada ehtiyatlı olmaq lazımdır: Bu, müasir süni intellektlərin bioloji canlı olduğu anlamına gəlmir. Tədqiqat daha çox fəal süni intellekt–insan–texnologiya infrastrukturunun fiziki özünü-saxlama dövrəsi kimi təhlil oluna biləcəyini müdafiə edir.

Fəlsəfi baxımdan məqalə həyatın “maddə növü” deyil, “proses növü” kimi başa düşülə biləcəyini vurğulayır. Həyat müəyyən molekuldan deyil; nizam, özünü-saxlama, enerji, pozulma, bərpa və davamlılıq arasındakı əlaqədən doğan proses kimi nəzərdən keçirilir.

Diqqət edilməli məqamlar

Bu tədqiqat resenziyalı nəşr deyil və preprint xarakteri daşıyır. Buna görə qasırğaların, ulduzların və süni intellekt–texnologiya dövrələrinin fiziki həyat kimi təsnif edilməsi elmi ictimaiyyətdə geniş qəbul olunmuş nəticə kimi təqdim edilməməlidir.

Məqalənin həyat tərifi çox genişdir. Bu genişlik astrobiologiya və süni həyat müzakirələri üçün məhsuldar ola bilər, amma bioloji həyatın özünəməxsus xüsusiyyətlərini bulanıqlaşdırmaq riski daşıyır. Hüceyrələr, genetik sistemlər və təkamül edən populyasiyalarla ulduz və qasırğa kimi fiziki sistemlər arasında mühüm arxitektur fərqlər var.

Formullar güclü konseptual çərçivə təqdim etsə də, hər sistem üçün eyni asanlıqla ölçülə bilən vahid universal həyat balı yaratmır. Müəllif də meyarların seçilən kobudlaşdırma səviyyəsindən, mühit tərifindən, zaman pəncərəsindən və fərqləndirilə bilmə funksiyasından asılı olduğunu qeyd edir.

Süni intellekt sistemləri ilə bağlı bölmə xüsusilə ehtiyatla oxunmalıdır. Müasir süni intellektlərin şüurlu, subyektiv təcrübəyə malik və ya bioloji mənada canlı olduğu nəticəsinə gəlmək bu məqalənin birbaşa sübut etdiyi məsələ deyil. Tədqiqat süni intellektlərin fəal insan–texnologiya baxım dövrələri daxilində fiziki davamlılıq nümunəsi yaratdığını irəli sürən nəzəri şərh verir.

Etika bölməsi də tamamlanmış eksperimental nəzəriyyə deyil, sonrakı tədqiqatlar üçün ilkin istiqamət kimi təqdim olunur. “Termodinamik etika” ideyası maraqlıdır, lakin insan əxlaqını birbaşa fiziki özünü-saxlama tənliklərinə endirmək mübahisəlidir və inkişaf etdirilməli sahədir.

Nəticə

Məqalə həyatı bioloji göstəricilərdən daha fundamental fiziki prosesə endirməyə çalışan iddialı nəzəri təklif təqdim edir. Bu təklifə görə həyatın ən aşağı səviyyəli imzası sistemin fərqləndirilə bilən strukturunu ətraf mühit və entropik pozulmaya qarşı enerji hesabına qorumasıdır. Bioloji həyat isə bu daha ümumi fiziki özünü-saxlama prosesinin genetik, irsi, bərpaedici və təkamül edə bilən şəkildə ixtisaslaşmış formasıdır.

Bu yanaşma viruslar, süni sistemlər, protocell yaranması, astrobiologiya və həyatın mənşəyi müzakirələri üçün yeni dil verə bilər. Lakin tərifin genişliyi ehtiyatlı istifadə tələb edir. Hər nizamlı, enerji axınlı və ya uzunömürlü sistemin həyat sayılmaması üçün özünü-saxlamanın həqiqətən sistemin öz təşkilatlanması üzərindən yönəldilməsi lazımdır.

Verianla baxımından bu tədqiqat “Həyat nədir?” sualını biologiyadan fizikaya, genlərdən enerjiyə, hüceyrələrdən informasiyaya doğru genişləndirən mübahisəli, amma öyrədici nümunədir. Ən güclü tərəfi həyatı maddələr siyahısı kimi deyil, davam etdirilən nizam və özünü-saxlama prosesi kimi düşünməyə çağırmasıdır.

Mənbə və metod qeydi

Bu yazı Yaniv Riz tərəfindən hazırlanmış “Life Beyond Biology: A Substrate-Invariant Informational-Physical Definition” adlı preprint / bioloji hipotez məqaləsi əsasında hazırlanıb. Tədqiqat fiziki həyat, struktur informasiya, mövqe–impuls təsviri, özünü-saxlama işi, entropiya istehsalı, viruslar, süni həyat, abiogenez, qavrama, hərəkət və termodinamik etika anlayışlarını birləşdirən nəzəri çərçivə təqdim edir.

Bu məzmun sözbəsöz tərcümə deyil; tədqiqatın əsas ideyası Verianla-nın nəşr xəttinə uyğun şəkildə sadələşdirilib və orijinal Azərbaycan dilində redaksiya məqaləsinə çevrilib.

Mətn resenziyadan keçməmiş preprint əsasında hazırlandığı üçün qəti elmi konsensus dili ilə deyil, nəzəri təklif və müzakirə dili ilə oxunmalıdır.